一種基于svg的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括硬件采集控制層、通訊數(shù)據(jù)集成層、軟件應(yīng)用層和組態(tài)展示層。通過(guò)軟硬件結(jié)合，有利于提高配電網(wǎng)節(jié)能綜合控制，將電能質(zhì)量與節(jié)能結(jié)合，通過(guò)控制、采集單元、可控設(shè)備、通訊、高級(jí)軟件分析應(yīng)用，建立一個(gè)監(jiān)測(cè)、分析、決策、治理、評(píng)估一體化系統(tǒng)；有效實(shí)現(xiàn)了治理諧波污染，優(yōu)化三相不平衡和補(bǔ)償無(wú)功功率。本發(fā)明結(jié)合電容式無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能設(shè)備、SVG靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器和有源電力濾波器APF三者的優(yōu)點(diǎn)，有效實(shí)現(xiàn)了治理諧波污染，優(yōu)化三相不平衡和補(bǔ)償無(wú)功功率；本發(fā)明采用柔性無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備SVG和APF結(jié)合的方式，柔性功率輸出，補(bǔ)償能力精準(zhǔn)，響應(yīng)速度快。
【專利說(shuō)明】
一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，屬于智能控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)電力行業(yè)節(jié)能降耗工作雖然取得進(jìn)步，但與世界主要工業(yè)國(guó)家相比，供電煤耗與世界先進(jìn)水平仍然相差約50克/千瓦時(shí)。也就是說(shuō)，按世界先進(jìn)水平計(jì)算，目前我國(guó)一年發(fā)電多耗標(biāo)準(zhǔn)煤約I億噸。線損率比多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家高2%?2.5%，相當(dāng)于一年多損耗電量450億千瓦時(shí)，大體相當(dāng)于我國(guó)中部地區(qū)一個(gè)省全年的用電量。
[0003]電網(wǎng)能耗主要集中在輸電線路和用戶需求側(cè)，在1KV以下配電網(wǎng)絡(luò)，特別是以
0.4KV等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)中，由于大量的工農(nóng)業(yè)設(shè)備廣泛接入，城鄉(xiāng)居民的生活用電逐年提升，各種電能污染設(shè)備的廣泛使用，都給電網(wǎng)帶來(lái)了大量的能耗損失，城鄉(xiāng)配電網(wǎng)更是電力系統(tǒng)能量損耗的主體部分。另一方面，隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展與負(fù)荷構(gòu)成的變化，電能質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)引起供用電雙方的高度重視:現(xiàn)代社會(huì)已逐漸成為以高科技技術(shù)為先導(dǎo)的知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，對(duì)電能質(zhì)量敏感性的信息用戶成為主流，對(duì)供電可靠性的要求越來(lái)越高。因此，對(duì)中低壓配電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行綜合多級(jí)協(xié)調(diào)控制，并采取措施進(jìn)行節(jié)能降耗，是電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃和建設(shè)的必然趨勢(shì)。
[0004]目前，電網(wǎng)現(xiàn)有的設(shè)備如無(wú)功補(bǔ)償方式多為電容器補(bǔ)償，因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。但一般的并聯(lián)電容器組都是應(yīng)用在負(fù)荷較為平穩(wěn)的場(chǎng)合，其每天投切次數(shù)有限，且放電時(shí)間較長(zhǎng)，頻繁投切對(duì)固定電容器的使用壽命及穩(wěn)定性有直接影響。在電網(wǎng)無(wú)功變化較大時(shí)，固定電容器無(wú)法平滑線性調(diào)節(jié)無(wú)功輸出，更不滿足智能電網(wǎng)無(wú)功實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)和設(shè)備智能化的基本要求。在電網(wǎng)三相不平衡的治理措施上，現(xiàn)有設(shè)備采用簡(jiǎn)單的各相分補(bǔ)方式，效果不理想，而且不具備治理諧波污染的功能;其他類型的節(jié)能設(shè)備如SVC等，體積龐大，仍然采用是電容、電抗器等器件，設(shè)備本身?yè)p耗非常大，而且效果不是最優(yōu)。綜上所述，現(xiàn)有的傳統(tǒng)的節(jié)能設(shè)備和措施依然以電容器補(bǔ)償為主，一方面是補(bǔ)償節(jié)能效果欠佳，另一方面，在面對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題(如，諧波污染，三相不平衡嚴(yán)重)時(shí)，現(xiàn)有設(shè)備的治理效果也較差。
[0005]現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)有關(guān)電網(wǎng)節(jié)能降損系統(tǒng)的研究仍然停留在獨(dú)立的、對(duì)某區(qū)域電網(wǎng)的離線線損計(jì)算、無(wú)功優(yōu)化控制、變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行(主要是運(yùn)行方式的選擇)階段，且這些系統(tǒng)的技術(shù)分別由不同的單位掌握，缺乏整合。系統(tǒng)間信息集成程度不高，數(shù)據(jù)接口不夠規(guī)范，運(yùn)行人員無(wú)法掌握配電運(yùn)行的實(shí)時(shí)工況，操作繁瑣，工作效率低，配電調(diào)度運(yùn)行管理水平仍較低。
[0006]因此，隨著電網(wǎng)的建設(shè)和發(fā)展亟需，非常有必要研究一種新型的面向配電網(wǎng)的多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)。。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】的不足提供了一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案
一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括依次連接的硬件采集控制層、通訊數(shù)據(jù)集成層、軟件應(yīng)用層、組態(tài)展示層，所述硬件采集控制層包含采集單元、控制單元、可控APF和可控SVG，所述采集單元、可控APF和可控SVG分別連接在控制單元的相應(yīng)端口上；所述通訊數(shù)據(jù)集成層包含配電網(wǎng)運(yùn)行集成平臺(tái)以及與其連接的數(shù)據(jù)接口，所述軟件應(yīng)用層包含控制器以及分別與其連接的中低壓配電網(wǎng)AVC、諧波定位分析與控制系統(tǒng)、配電節(jié)能指標(biāo)評(píng)估系統(tǒng)、電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)，所述組態(tài)展示層包括桌面組態(tài)展示平臺(tái)和Web展示平臺(tái)；
其中，硬件采集控制層，用于配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控和無(wú)功補(bǔ)償；
通訊數(shù)據(jù)集成層，用于數(shù)據(jù)的集成整合以及數(shù)據(jù)的傳輸；
軟件應(yīng)用層，用于接受組態(tài)展示層的輸入請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯功能；
組態(tài)展示層，用于展示從各種硬件單元到軟件應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)，同時(shí)提供 web瀏覽和人機(jī)交互界面；
作為本方明一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述數(shù)據(jù)接口包括SCADA接口、PMIS接口和GIS接口。
[0009]作為本方明一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述軟件應(yīng)用層和通訊數(shù)據(jù)集成層采用C/S結(jié)構(gòu)連接。
[0010]作為本方明一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述可控SVG包括檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊和補(bǔ)償輸出模塊，所述檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊和補(bǔ)償輸出模塊均采用IGBT組成自換相橋式電路，經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在配電網(wǎng)上。
[0011]作為本方明一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述諧波定位分析與控制系統(tǒng)，采用諧波潮流法計(jì)算出諧波潮流分布，根據(jù)諧波損耗算法和諧波集膚效應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的諧波損耗計(jì)算。
[0012]作為本方明一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)的原理:通過(guò)對(duì)電壓有效值的計(jì)算，根據(jù)不同電壓暫降引起的暫降幅值大小、暫降結(jié)束時(shí)是否產(chǎn)生電壓跳變、三相電壓是否平衡以及是否發(fā)生電壓暫升等方面情況的不同，提取相應(yīng)的特征量，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障、變壓器投切和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所引起電壓暫降的分類。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1.本發(fā)明通過(guò)軟硬件結(jié)合，有利于提高配電網(wǎng)節(jié)能綜合控制，將電能質(zhì)量與節(jié)能結(jié)合，通過(guò)控制、采集單元、可控設(shè)備、通訊、高級(jí)軟件分析應(yīng)用，建立一個(gè)監(jiān)測(cè)、分析、決策、治理、評(píng)估一體化系統(tǒng)；
2.本發(fā)明結(jié)合電容式無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能設(shè)備、SVG靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器和有源電力濾波器APF三者的優(yōu)點(diǎn)，有效實(shí)現(xiàn)了治理諧波污染，優(yōu)化三相不平衡和補(bǔ)償無(wú)功功率；
3.本發(fā)明采用柔性無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備SVG和APF結(jié)合的方式，柔性功率輸出，補(bǔ)償能力精準(zhǔn)，響應(yīng)速度快，節(jié)能設(shè)備利用開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)功率，不依賴電網(wǎng)阻抗，因此不會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗產(chǎn)生影響，不存在諧波污染、過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，補(bǔ)償精度達(dá)95%以上。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1所示，一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的硬件采集控制層、通訊數(shù)據(jù)集成層、軟件應(yīng)用層、組態(tài)展示層，所述硬件采集控制層包含采集單元、控制單元、可控APF和可控SVG，所述采集單元、可控APF和可控SVG分別連接在控制單元的相應(yīng)端口上;所述通訊數(shù)據(jù)集成層包含配電網(wǎng)運(yùn)行集成平臺(tái)以及與其連接的數(shù)據(jù)接口，所述軟件應(yīng)用層包含控制器以及分別與其連接的中低壓配電網(wǎng)AVC、諧波定位分析與控制系統(tǒng)、配電節(jié)能指標(biāo)評(píng)估系統(tǒng)、電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)，所述組態(tài)展示層包括桌面組態(tài)展示平臺(tái)和Web展示平臺(tái)；
其中，硬件采集控制層，用于配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控和無(wú)功補(bǔ)償；
通訊數(shù)據(jù)集成層，用于數(shù)據(jù)的集成整合以及數(shù)據(jù)的傳輸；
軟件應(yīng)用層，用于接受組態(tài)展示層的輸入請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯功能；
組態(tài)展示層，用于展示從各種硬件單元到軟件應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)，同時(shí)提供web瀏覽和人機(jī)交互界面;其中，數(shù)據(jù)接口包括SCADA接口、PMIS接口和GIS接口。所述軟件應(yīng)用層和通訊數(shù)據(jù)集成層采用C/S結(jié)構(gòu)連接。所述可控SVG包括檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊和補(bǔ)償輸出模塊，所述檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊和補(bǔ)償輸出模塊均采用IGBT組成自換相橋式電路，經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在配電網(wǎng)上。所述諧波定位分析與控制系統(tǒng)，采用諧波潮流法計(jì)算出諧波潮流分布，根據(jù)諧波損耗算法和諧波集膚效應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的諧波損耗計(jì)算。所述暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)的原理:通過(guò)對(duì)電壓有效值的計(jì)算，根據(jù)不同電壓暫降引起的暫降幅值大小、暫降結(jié)束時(shí)是否產(chǎn)生電壓跳變、三相電壓是否平衡以及是否發(fā)生電壓暫升等方面情況的不同，提取相應(yīng)的特征量，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障、變壓器投切和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所引起電壓暫降的分類。
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，附圖僅為示例性說(shuō)明，并未按照嚴(yán)格比例繪制，而且其中可能有為描述便利而進(jìn)行的局部放大、縮小，對(duì)于公知部分結(jié)構(gòu)亦可能有一定缺省。
[0017]具體:提供一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括硬件采集控制層、通訊數(shù)據(jù)集成層、軟件應(yīng)用層和組態(tài)展示層。硬件采集控制層與通訊數(shù)據(jù)集成層進(jìn)行通訊連接，通訊數(shù)據(jù)集成層分別于硬件采集控制層和軟件應(yīng)用層進(jìn)行通訊連接，組態(tài)展示層與軟件應(yīng)用層進(jìn)行通訊連接。
[0018]硬件采集控制層用于配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控和無(wú)功補(bǔ)償，主要包括采集單元、控制單元、監(jiān)測(cè)單元、可控APF和可控SVG。采集單元和監(jiān)測(cè)單元用于采集配電網(wǎng)中設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、電壓損耗量，并監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)?？刂茊卧糜趯?duì)硬件設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行指令下達(dá)的控制。有源電力濾波器APF主要采用FFT算法，DFT算法以及三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論算法，用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償。
[0019]靜止型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置SVG是典型的電力電子設(shè)備，由三個(gè)基本功能模塊構(gòu)成:檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊及補(bǔ)償輸出模塊。其工作原理為由外部CT檢測(cè)系統(tǒng)的電流信息，然后經(jīng)由控制芯片分析出當(dāng)前的電流信息、如PF、S、Q等;然后由控制器給出補(bǔ)償?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)，最后由電力電子逆變電路組成的逆變回路發(fā)出補(bǔ)償電流。SVG采用可關(guān)斷電力電子器件(IGBT)組成自換相橋式電路，經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流。迅速吸收或者發(fā)出所需的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功的目的。作為有源形補(bǔ)償裝置，不僅可以跟蹤沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且可以對(duì)諧波電流也進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。
[0020]通訊數(shù)據(jù)集成層，用于數(shù)據(jù)的集成整合以及提供軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，主要包括配電網(wǎng)運(yùn)行集成平臺(tái)和軟件系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口。通訊數(shù)據(jù)集成層包括對(duì)各種采集單元、監(jiān)測(cè)單元、控制單元的數(shù)據(jù)集成，同時(shí)為了滿足上層軟件應(yīng)用層的分析和控制硬件采集控制層的需要，數(shù)據(jù)集成層也為PMIS\SCADA\PMIS\GIS等系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口，增加了系統(tǒng)的高度集成性，同時(shí)增加了系統(tǒng)的高度兼容性。該層主要完成數(shù)據(jù)采集和存取功能，是一個(gè)橋梁的作用，目的是分離業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)之間的耦合，它封裝了對(duì)數(shù)據(jù)層的訪問(wèn)接口，使得系統(tǒng)不會(huì)依賴于具體的數(shù)據(jù)源。
[0021]軟件應(yīng)用層，用于接受組態(tài)展示層的輸入請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯功能，主要包括中低壓配電網(wǎng)AVC、諧波定位分析與控制系統(tǒng)、配電節(jié)能指標(biāo)評(píng)估系統(tǒng)、電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)。該層接受展示層的輸入請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯功能，并且依據(jù)事情看是否需要訪問(wèn)系統(tǒng)資源。業(yè)務(wù)邏輯層是實(shí)際處理功能邏輯的層次，負(fù)責(zé)完成對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算分析評(píng)估等處理，同時(shí)該層還需要一些系統(tǒng)級(jí)的服務(wù)，如安全管理、事務(wù)管理、設(shè)備控制、資源管理等。
[0022]諧波定位分析與控制系統(tǒng)，采用諧波潮流法計(jì)算出諧波潮流分布，根據(jù)諧波損耗算法和諧波集膚效應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的諧波損耗計(jì)算。暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)通過(guò)對(duì)電壓有效值的計(jì)算，根據(jù)不同電壓暫降引起的暫降幅值大小、暫降結(jié)束時(shí)是否產(chǎn)生電壓跳變(或?qū)﹄妷簳航颠^(guò)程中電壓變化趨勢(shì)進(jìn)行分析比較)、三相電壓是否平衡以及是否發(fā)生電壓暫升等方面情況的不同，提取相應(yīng)的特征量，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障、變壓器投切和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所引起電壓暫降的分類。電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)與所述可控APF和所述SVG分別進(jìn)行通訊連接。
[0023]組態(tài)展示層，用于展示從各種硬件單元到軟件應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)，同時(shí)提供web瀏覽和人機(jī)交互界面，主要包括桌面組態(tài)展示平臺(tái)和Web展示平臺(tái)。可以展示從各種設(shè)備單元到軟件應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)、包括開(kāi)關(guān)、電抗、電容器狀態(tài)，電壓、電流等數(shù)據(jù)。展示層同時(shí)提供web瀏覽和人機(jī)交互界面，用戶可以直接通過(guò)展示層瀏覽和控制系統(tǒng)任何硬件單元。
[0024]軟件應(yīng)用層和數(shù)據(jù)集成層的交互采用C/S結(jié)構(gòu)，軟件應(yīng)用層(如對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估分析和報(bào)表定義等高級(jí)應(yīng)用)采用的也是C/S結(jié)構(gòu)。當(dāng)圖表數(shù)據(jù)、評(píng)估報(bào)表和自定義報(bào)表通過(guò)管理平臺(tái)定義發(fā)布后，用戶對(duì)數(shù)據(jù)的瀏覽查看均采用B/S方式連接到WEB服務(wù)器;并且通過(guò)WEB方式，還能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的查詢分析功能。整個(gè)主站系統(tǒng)通過(guò)兼顧兩種模式的優(yōu)點(diǎn)，在保證實(shí)時(shí)性、高可靠性、高靈活性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)的瘦客戶端。
[0025]節(jié)能系統(tǒng)的基本原理:將自換相橋式電路通過(guò)電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0026]工作中，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變橋中IGBT器件的開(kāi)關(guān)，可以控制直流逆變到交流的電壓的幅值和相位，因此，整個(gè)裝置相當(dāng)于一個(gè)調(diào)相電源。通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)中所需的無(wú)功，可以快速發(fā)出大小相等、相位相反的無(wú)功，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地平衡，保持系統(tǒng)實(shí)時(shí)較高功率因數(shù)運(yùn)行。
[0027]電能質(zhì)量的優(yōu)化控制的基本原理:以三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論為基礎(chǔ)，通過(guò)外部電流互感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流，并通過(guò)內(nèi)部DSP計(jì)算，提取出負(fù)載電流的諧波成分，然后通過(guò)PffM信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部IGBT，控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波電流大小相等，方向相反的諧波電流注入到電網(wǎng)中，達(dá)到濾除電網(wǎng)諧波目的。此外，還可提供超前或滯后的無(wú)功電流，用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。電能質(zhì)量?jī)?yōu)化治理，通過(guò)優(yōu)化治理的效果可達(dá)95%以上。
[0028]下面舉例說(shuō)明本發(fā)明帶來(lái)的節(jié)能功效:以400KVA配變?yōu)榛鶞?zhǔn)，某區(qū)域總配變?nèi)萘?0475438kVA計(jì)算，相當(dāng)于共5 X 104個(gè)400kVA的變壓器，其中大約10%的變壓器諧波電流畸變率超過(guò)20 %。則共有5000個(gè)400kVA的變壓器。其諧波損耗約240W.這些400kVA的變壓器平均年利用小時(shí)數(shù)為2500h。則每年因諧波造成的變壓器的損耗約2500 X 0.24 X 5000=3 X 106(kWh);另外還有約23.4%的變壓器。其諧波電流含量在10%?20%之間。折算成400kVA變壓器，其附加諧波損耗在55?239W之間。其平均值約為140W;則這些變壓器損耗值為2500X0.14X (50000 X 23.4% )=4.095 X 106(Kwh) ο
[0029]通過(guò)建設(shè)本發(fā)明的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，可以將配變的諧波畸變統(tǒng)一降低到5%，那么諧波損耗降低數(shù)值為:2500 X (0.24-0.02) X 5000+2500 X (0.14-0.02)X (50000X23.4%)= 6260000Kwh;以每0.65元/Kwh，折合人民幣406.9萬(wàn)元/年。
[0030]綜上所述，本發(fā)明通過(guò)軟硬件結(jié)合，有利于提高配電網(wǎng)節(jié)能綜合控制，將電能質(zhì)量與節(jié)能結(jié)合，通過(guò)控制、采集單元、可控設(shè)備、通訊、高級(jí)軟件分析應(yīng)用，建立一個(gè)監(jiān)測(cè)、分析、決策、治理、評(píng)估一體化系統(tǒng);本發(fā)明結(jié)合電容式無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能設(shè)備、SVG靜態(tài)無(wú)功發(fā)生器和有源電力濾波器APF三者的優(yōu)點(diǎn)，有效實(shí)現(xiàn)了治理諧波污染，優(yōu)化三相不平衡和補(bǔ)償無(wú)功功率；本發(fā)明采用柔性無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備SVG和APF結(jié)合的方式，柔性功率輸出，補(bǔ)償能力精準(zhǔn)，響應(yīng)速度快，節(jié)能設(shè)備利用開(kāi)關(guān)器件調(diào)節(jié)功率，不依賴電網(wǎng)阻抗，因此不會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗產(chǎn)生影響，不存在諧波污染、過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，補(bǔ)償精度達(dá)95%以上。
[0031]本發(fā)明的實(shí)施例公布的是較佳的實(shí)施例，但并不局限于此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，極易根據(jù)上述實(shí)施例，領(lǐng)會(huì)本發(fā)明的精神，并做出不同的引申和變化，但只要不脫離本發(fā)明的精神，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的硬件采集控制層、通訊數(shù)據(jù)集成層、軟件應(yīng)用層、組態(tài)展示層，所述硬件采集控制層包含采集單元、控制單元、可控APF和可控SVG，所述采集單元、可控APF和可控SVG分別連接在控制單元的相應(yīng)端口上；所述通訊數(shù)據(jù)集成層包含配電網(wǎng)運(yùn)行集成平臺(tái)以及與其連接的數(shù)據(jù)接口，所述軟件應(yīng)用層包含控制器以及分別與其連接的中低壓配電網(wǎng)AVC、諧波定位分析與控制系統(tǒng)、配電節(jié)能指標(biāo)評(píng)估系統(tǒng)、電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)，所述組態(tài)展示層包括桌面組態(tài)展示平臺(tái)和Web展示平臺(tái)； 其中，硬件采集控制層，用于配電網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、設(shè)備監(jiān)控和無(wú)功補(bǔ)償； 通訊數(shù)據(jù)集成層，用于數(shù)據(jù)的集成整合以及數(shù)據(jù)的傳輸； 軟件應(yīng)用層，用于接受組態(tài)展示層的輸入請(qǐng)求，并根據(jù)請(qǐng)求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯功能； 組態(tài)展示層，用于展示從各種硬件單元到軟件應(yīng)用系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)，同時(shí)提供 web瀏覽和人機(jī)交互界面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)接口包括SCADA接口、PMIS接口和GIS接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述軟件應(yīng)用層和通訊數(shù)據(jù)集成層采用C/S結(jié)構(gòu)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述可控SVG包括檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊和補(bǔ)償輸出模塊，所述檢測(cè)模塊、控制運(yùn)算模塊和補(bǔ)償輸出模塊均采用IGBT組成自換相橋式電路，經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在配電網(wǎng)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述諧波定位分析與控制系統(tǒng)，采用諧波潮流法計(jì)算出諧波潮流分布，根據(jù)諧波損耗算法和諧波集膚效應(yīng)進(jìn)行實(shí)際的諧波損耗計(jì)算。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于SVG的配電網(wǎng)多級(jí)協(xié)調(diào)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述暫降擾動(dòng)分析系統(tǒng)的原理:通過(guò)對(duì)電壓有效值的計(jì)算，根據(jù)不同電壓暫降引起的暫降幅值大小、暫降結(jié)束時(shí)是否產(chǎn)生電壓跳變、三相電壓是否平衡以及是否發(fā)生電壓暫升等方面情況的不同，提取相應(yīng)的特征量，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路故障、變壓器投切和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所引起電壓暫降的分類。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK106026096SQ201610498531
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】馬春生, 王朝明
【申請(qǐng)人】南京軟核科技有限公司